Question

（2006?佛山模擬）氫原子從-3.4eV的能級(jí)躍遷到-0.85eV的能級(jí)時(shí)，是發(fā)射還是吸收光子？這種光子的波長(zhǎng)是多少（計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字）？圖中光電管用金屬材料銫制成，電路中定值電阻R₀=0.75Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，內(nèi)阻r=0.25Ω，圖中電路在D點(diǎn)交叉，但不相連．R為變阻器，O是變阻器的中間抽頭，位于變阻器的正中央，P為滑動(dòng)端．變阻器的兩端點(diǎn)ab總阻值為14Ω．當(dāng)用上述氫原子兩能級(jí)間躍遷而發(fā)射出來(lái)的光照射圖中的光電管，欲使電流計(jì)G中電流為零，變阻器aP間阻值應(yīng)為多大？已知普朗克常量h=6.63×10^-34J?s，金屬銫的逸出功為1.9eV．1eV=1.6×10^-19J．

Answer 1

分析：原子的模型除軌道定態(tài)外，能級(jí)也是量子化．電子從-3.4eV的能級(jí)（低能級(jí)）躍遷到-0.85eV的能級(jí)（高能級(jí)）時(shí)，是吸收光子．由吸收的能量結(jié)合波長(zhǎng)、頻率與波速的關(guān)系可求出波長(zhǎng)．要使逸出的電子不能到達(dá)陽(yáng)極，則光電管間存在電勢(shì)，從而算出變阻器Pa間阻值．

解答：解：（1）因氫原子是從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，故應(yīng)是吸收光子．
（2）吸收能量為3.4eV-0.85eV=2.55eV
由E=hγ與λ=

c

γ

 得λ=

hc

E

=

6.63×10-34×3×108

2.55×1.6×10-19

m=4.9×10^-7m
（3）當(dāng)光照射金屬時(shí)，逸出電子的最大初動(dòng)能為E_K=2.55eV-1.9eV=0.65eV
欲使電流計(jì)G中電流為零，則光電管的電勢(shì)左高右低，且電勢(shì)差等于0.65V．
從電路圖可知：變阻器最大值與定值電阻R0串聯(lián)．
由I=

E

R+r

=

1.5

0.25+0.75+14

A=0.1A
U=IR_aP
得R_aP=

U

I

=

0.65

0.1

Ω=6.5Ω．

點(diǎn)評(píng)：原子中的電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射光子，相反則是吸收光子．同時(shí)在光電管中逸出的光電子在受到電場(chǎng)力阻礙下動(dòng)能慢慢為零．